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J. Mushrooms 2014 December, 12(4):299-303 http://dx.doi.org/10.14480/JM.2014.12.4.299 Print ISSN 1738-0294, Online ISSN 2288-8853
© The Korean Society of Mushroom Science
*Corresponding author E-mail : [email protected]
Tel : +82-43-871-5717, Fax : +82-43-871-5702 Received November 5, 2014
Revised December 8, 2014 Accepted December 22, 2014
추출방법별 식용 및 약용버섯류의 총 당함량 비교분석
조재한*·박혜성·한재구·이강효·성기호·전창성
국립원예특작과학원 버섯과
Total sugar contents of edible and medicinal mushrooms comparative analysis by the extraction method
Jae-Han Cho*, Hye-Sung Park, Jae-Gu Han, Gang-Hyo Lee, Gi-Ho Sung and Chang-Sung Jhune
Mushroom Research Division, National Institute of Horticultural & Herbal Science, RDA Chungbuk Eumseong 369-873, Korea
ABSTRACT: This study was to comparative analysis that different methods of extraction about total sugar content which the major functional components of edible and medicinal mushrooms. Through the phenol-sulfuric acid method was measured that Hot water extraction, acid extraction, and alkaline extraction. Drawing the standard curve to obtain the concentration of the glucose solution and the sample by applying the measured absorbance on the standard curve. Total sugar contents was measured after extraction with different solvents.(Hot water, 70% EtOH, 80% MeOH). The level of total sugar in Cordyceps militaris is highest in the hot water extraction with 658.4(µg/g) and Coriolus versicolor in 649.7(µg/g) and 679.0(µg/g) was found as the highest in the acid extraction and the alkaline extraction. C. militaris and ASI 7025 showed the highest level in the hot water extraction. Finally, C. versicolor, Sparassis crispa showed that higher than the other mushrooms at the 1hr, 2hr microwave extraction. It was varied total sugar content according to the different extraction solvent and the extraction method.
KEYWORDS: Total Sugar, phenol-sulfuric acid method
서 론
버섯의 다당체는 면역 기능을 높이는 효능이 있어 감염이 나 암을 예방하는 효능이 있다. 그 예로, 면역기능 향상과 항암치료에 사용하기 위해 개발되어 있는 것으로 구름버섯 의 PSK(Krestin), 표고의 Lentinan, 차가버섯의 Befungin, 치마버섯의 Sonifilan 및 Schizophyllan, 상황버섯의 Sigma-X등이 있다. 이 외에도 버섯류에 함유된 단백다당
류는 혈관 정화작용이 뛰어나며 혈전생성을 억제하고, 혈 전을 녹이는 작용이 있어서 뇌경색 예방에도 도움이 된다 고 알려져 있다. 버섯은 전 세계적으로 약용 및 식용으로 널리 이용되고 있으며 다양한 생리기능 조절작용과 항암 활성이 알려져 있다(Joo et al., 2003; Kim et al., 2006;
Park et al., 2006; Cho et al., 2007; Hwang et al., 2008;
Choi et al., 2011; Lee et al., 2012). 버섯유래의 고분자 다당류들의 항암 및 면역증강효과 등의 약리활성을 나타 내는 물질은 특이적 구조를 갖는 β-glucan성 다당류로 알 려져 있다(KFDA, 2009). 당류의 보통 권장수준은 1일 열 량섭취량을 기준으로 하여 세계보건기구와 미국에서는 천 연당과 첨가당으로서 각각 10%와 25%를 넘지 않도록 권 장하고 있으며, 우리나라의 경우 한국인 총 당류 섭취기 준치 제정위원회에서 첨가당과 천연당을 구분하지 않고 에너지 섭취의 10~20% 범위에서 총 당류를 섭취하도록 기준을 정하였다(KFDA, 2010).
최근 식품 및 생약의 열수추출물 중 고분자분획에서 다 양한 약리활성이 관찰되고 있고 특히 식물유래 다당류에서 높은 면역증진 활성이 보고되고 있는데, 이들은 비교적 낮 은 독성을 나타내며 효율적인 치료효과를 갖고 있어 의약
품, 건강보조 기능성 식품소재로 응용이 가능할 것으로 생 각되고 있다(KHIDI, 2013). 최근에 기능성 다당류에 관한 연구로는 한약재유래, 술, 식초 등의 발효식품 유래 다당류 등에 관한 연구가 주를 이루고 있으나, 버섯유래의 고분자 다당류, 해조류 추출 다당류 등 그 연구범위가 넓어지고 있다(Kikuchi et al., 1976; Hi et al., 1982, 1986, 1996).
재료 및 방법
공시균주
실험에 사용된 영지버섯자실체와 상황버섯자실체는 Table 1과 같이 농촌진흥청 국립원예특작과학원 버섯과 에 보존되어 있는 ASI(Agricultural Sciences Institute) 균주를 충북 음성에 위치한 버섯과 버섯종합재배동 원목 재배사에서 재배하였다. 재배법은 영지버섯의 표준재배 법과 상황버섯의 표준재배법에 따라 참나무 원목에 재배 하여 각각의 자실체를 수확한 후에 열풍건조하여 분쇄한 시료를 얻었다. 기타 식용 및 약용버섯(노루궁뎅이, 상황 버섯, 동충하초등)은 건물을 구입하여 실험에 사용하였다.
열수 추출법에 의한 총 당함량 분석
자실체를 수확 후 건조된 시료를 분쇄하여 분말시료를 사용하였다. 버섯 중량의 20배 정도의 증류수를 넣고 100oC로 1시간 동안 가열한 후 표준체(No. 90)로 여과하 여 15,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 상층액을 얻고, 이에 3배량의 에탄올을 넣어 4oC에서 12시간동안 냉침된 침전물을 수집하여 15,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 침전물을 얻은 후, 동결건조하여 열수 추출된 다당류를 얻고 분석하였다.
산 추출법에 의한 총 당함량 분석
약용버섯에 1% HCl(v/v)을 넣고 2시간 동안 100oC로 교반한 후 NaOH를 이용하여 pH 7.0으로 중화시키고, 15,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 상층액을 얻었다.
상층액에 3배량의 에탄올을 넣어 4oC에서 12시간동안 냉 침시킨 후, 15,000 rpm으로 10분간 원심분리하여 침전물
을 얻은 후, 이를 동결건조하여 산으로 추출된 다당류를 얻고 분석하였다.
알칼리 추출법에 의한 총 당함량 분석
약용버섯에 NaOH를 2 M 농도가 되도록 첨가하여 24 시간 동안 교반한 후 acetic acid를 이용하여 pH 7.0으로 중화시키고, 15,000 rpm에서 10분 동안 원심분리하여 상 층액을 얻었다. 상층액에 3배량의 에탄올을 넣어 4oC에서 12시간동안 냉침시킨 후, 15,000 rpm에서 10분간 원심분 리하여 침전물을 얻은 후, 이를 동결건조하여 알칼리로 추출된 다당류를 얻고 분석하였다.
마이크로웨이브 추출법에 의한 총 당함량 분석
마이크로웨이브 추출조건은 에너지 용량 60 W, 추출시 간은 동일조건으로 추출하고, 추출물은 whatman filter paper No 2에 거르고 감압 농축 후 동일 용량으로 실험에 사용하였다. 다당류 추출물의 총 당 함량 정량(Phenol- Sulfuric acid법)법을 이용하여 분석하였다.
페놀-황산법의 총 당함량 분석
페놀-황산법은 총 당함량 측정방법으로 미량의 시료 분 석에 적합하며 황산을 사용하기 때문에 전분, 셀룰로오스 등과 같은 고분자 물질도 미리 가수분해하지 않고도 시료 용액으로 가능하다. 시료의 농도가 0.1~1.0 mg/ml일때 최적 흡광도를 나타내기 때문에 시료 2 ml를 100 ml volumetric flask에 넣고 증류수를 가하여 희석하고 희석된 용액 2 ml 를 test tube에 넣고 5% phenol 1 ml를 첨가한다. 여기에 95%황산 5 ml를 첨가한 후 30분 동안 상온에 방치하고 spectrometer를 이용하여 470 nm에서 흡광도를 측정한다.
Glucose를 이용하여 표준곡선을 만들고 이를 이용하여 곡 선에 sample의 흡광도 값 (Y축)을 대입하여 농도 (X축)를
Fig. 1. glucose 이용한 standard curve.
Table 1. List of Ganoderma lucidum strains used in this study Strain
Ganoderma lucidum ASI 7002
Ganoderma lucidum ASI 7004
Ganoderma lucidum ASI 7025
Ganoderma lucidum ASI 7071
Ganoderma lucidum ASI 7081
Ganoderma lucidum ASI 7108
Ganoderma lucidum ASI 7126
Ganoderma lucidum ASI 7151
결정하였다. (Fig. 1)
결과 및 고찰
열수 추출법에 의한 총 당함량 분석
영지버섯을 비롯한 기타 약용버섯류 및 식용버섯을 열 수를 이용하여 총 당 함량을 비교분석한 결과 동충하초가 658.4(µg/g)으로 가장 높았으며, 표고버섯은 654.4(µg/g), 운지버섯은 596.8(µg/g)이었다. 대부분의 약용버섯류에서 높은 함량을 보였으며 팽이버섯, 느타리버섯에서도 노루 궁뎅이버섯보다 1.5배의 함량인 400(µg/g) 이상의 함량을 보였다. (Table 2, Fig. 2)
산 추출법에 의한 총 당함량 분석
영지버섯을 비롯한 기타 약용버섯류 및 식용버섯을 HCl을 이용하여 총 당 함량을 비교분석한 결과 운지버섯 이 649.7(µg/g)으로 가장 높았으며, 영지버섯인 ASI 총 당함량(µg/g) = C × (a × b)/ S × 1/1000
C : 표준 곡선으로부터 얻은 시료의 농도(µg/ml) a : 시험용액의 전량(ml)
b : 희석배수 S : 시료 채취량(g) 1/1000 : 단위 환산 계수
Fig. 2. Comparative analysis graph of total sugar content by hydrothermal extraction method (µg/g).
Table 3. Comparative analysis of total sugar content by HCl extraction method (µg/g)
strain name ASI 7002 ASI 7004 ASI 7025 ASI 7071 ASI 7081 ASI 7108 ASI 7126 ASI 7151 C. versicolor
HCl 531.1 347.4 647.6 572.8 566.2 437.1 411.3 375.7 649.7
strain name P. linteus C. militaris S. crispa H. erinaceum A. bisporus P. eryngii F. velutipes P. ostreatus L. edodes
HCl 612.1 385.2 624.9 387.1 340.2 351.5 357.1 570.3 426.5
Table 2. Comparative analysis of total sugar content by hydrothermal extraction method (µg/g)
strain name ASI 7002 ASI 7004 ASI 7025 ASI 7071 ASI 7081 ASI 7108 ASI 7126 ASI 7151 C. versicolor hydro-thermal 270.8 542.2 211.7 473.2 574.1 330.3 147.6 230.3 596.8
strain name P. linteus C. militaris S. crispa H. erinaceum A. bisporus P. eryngii F. velutipes P. ostreatus L. edodes hydro-thermal 303.8 658.4 609.8 256.3 297.2 373.2 419.1 431.1 654.4
Fig. 3. Comparative analysis graph of total sugar content by HCl extraction method (µg/g).
7025가 647.6(µg/g), 꽃송이버섯은 624.9(µg/g)이었다. 대 부분의 약용버섯류에서 높은 함량을 보였으며 느타리버 섯에서도 570.3 (µg/g)의 높은 함량을 보였다. (Table 3, Fig. 3)
알칼리 추출법에 의한 총 당함량 분석
영지버섯을 비롯한 기타 약용버섯류 및 식용버섯을 NaOH를 이용하여 총 당 함량을 비교분석한 결과 운지버 섯이 679.0(µg/g)으로 가장 높았으며, 동충하초가 671.8 (µg/g), 느타리버섯은 406.3(µg/g)이었다. 느타리버섯은 대
부분의 약용버섯류보다 높은 함량을 보였으며 팽이버섯, 표고버섯에서도 300(µg/g) 이상의 함량을 보였다. (Table 4, Fig. 4)
약용버섯의 추출방법별 추출조건 확립
열수추출과 마이크로웨이브 추출로 얻은 다당류 추출 물의 총 당 함량을(Phenol-Sulfuric acid법)한 결과, 열수 로 추출하였을 때 동충하초가 2046.2 ppm으로 가장 높 았고, ASI 7025 1121.2 ppm으로 동충하초의 1/2정도로 나왔다. 1 hr 마이크로웨이브 추출에서는 운지버섯과 꽃 송이버섯이 각각 1569.3 ppm, 1506.4 ppm으로 높게 나 왔으며 2 hr 마이크로웨이브추출에서도 운지버섯과 꽃송 이버섯이 각각 2981.1 ppm, 3123.4 ppm으로 높게 나왔 다. 실험에서 보이는 것과 같이 마이크로웨이브 추출시 간을 길게 할수록 더 많은 양이 추출됨을 알 수 있었다.
(Table 5, Fig. 5)
적 요
이번 연구에서는 식용 및 약용버섯 자실체를 가지고 버 섯의 주요 기능성 성분인 총 당의 함량을 추출방법을 달 리하여 비교분석하였다. 열수추출, 산추출, 알칼리 추출을 통해 총 당 측정법으로 미량의 시료에 적합한 페놀-황산 법으로 측정하였다. 표준 곡선은 glucose solution을 사용 하여 작성하고 측정한 흡광도를 표준곡선에 적용하여 시 료의 농도를 얻었다. 열수추출에서는 동충하초가 658.4 (µg/g)로 가장 높았고, 산추출과 알칼리 추출에서는 운지 버섯이 각각 649.7(µg/g)와 679.0(µg/g)로 가장 높음을 알 수 있었다. 추출방법별로 열수추출과 마이크로웨이브 추출 Table 4. Comparative analysis of total sugar content by NaOH extraction method (µg/g)
strain name ASI 7002 ASI 7004 ASI 7025 ASI 7071 ASI 7081 ASI 7108 ASI 7126 ASI 7151 C. versicolor
NaOH 219.3 233.4 315.0 171.2 392.7 326.1 147.2 155.5 679.0
strain name P. linteus C. militaris S. crispa H. erinaceum A. bisporus P. eryngii F. velutipes P. ostreatus L. edodes
NaOH 224.9 671.8 188.7 387.3 249.9 299.7 360.0 406.3 323.2
Fig. 4. Comparative analysis graph of total sugar content by NaOH extraction method (µg/g).
Table 5. Comparative analysis of total sugar content by Hydrothermal and Microwave method
Strain name Hydrothermal (ppm)
Microwave 1 hr (ppm)
Microwave 2 hr (ppm)
ASI 7002 987.3 864.6 872.7
ASI 7004 908.6 827.1 904.4
ASI 7025 1121.2 649.7 712.1
ASI 7071 784.7 734.0 703.7
ASI 7081 961.7 1020.9 988.2
ASI 7108 873.4 908.2 697.8
ASI 7126 914.7 1552.2 1065.8
ASI 7151 1017.6 906.2 1014.7
P. linteus 813.6 619.9 926.3
C. militaris 2046.2 1032.3 1015.5
C. versicolor 1053.8 1569.3 1506.4
S. crispa 1692.4 2981.1 3123.4
H. erinaceum 793.3 817.6 821.2
로 총 당 함량을 정량한 결과 열수 추출에서는 동충하초, ASI 7025가 높았고, 1 hr 마이크로웨이브 추출 및 2 hr 마 이크로웨이브 추출에서는 운지버섯, 꽃송이가 높게 나타났 다. 이러한 결과를 통해 각기 다른 추출용매와 추출방법에 따라서 추출되는 총 당 함량이 다름을 알 수 있었다.
감사의 말씀
이 연구는 농촌진흥청 기관고유연구사업인 약용버섯의 특성 및 기능성평가 과제에서 시행한 연구결과입니다. (과 제번호 : PJ008523)
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Fig. 5. Comparative analysis graph of total sugar content by Hydrothermal and Microwave method.
